発光素子、発光装置並びに電子機器
【課題】高い発光効率を有する発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかである。
【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、蛍光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いがある。しかし、そのメカニズムは共通しており、高電界で加速された電子による母体材料又は発光材料の衝突励起により発光が得られる。この無機ＥＬに用いられる無機の発光材料は一般的に量子収率が低い。近年、無機材料を用いた蛍光材料の検討が盛んに行われているが、その中でも高い量子収率を示す材料であるナノクリスタルであっても、その量子収率は８５％に過ぎない（非特許文献１参照）。
【０００７】
発光材料の量子収率は、発光素子の発光効率に大きな影響を与える。量子収率が低い材料を発光材料に用いると、発光素子の発光効率も低くなる。
【非特許文献１】Ｈ．Ｂａｏ、他３名、ケミストリ オブ マテリアルズ、Ｖｏｌ．１６（２０）、３８５３−３８５９（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、高い発光効率を有する発光素子を提供することを目的とする。また、この発光素子を用いて、消費電力が低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、発光素子において、量子収率の低い無機材料の代わりに、量子収率の高い有機化合物を発光材料に用いることで高い発光効率を有することを見出した。
【００１０】
したがって、本発明の発光素子は、一対の電極間（第１の電極と第２の電極）に発光層を有し、前記発光層は母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を少なくとも１つずつ含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであり、前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、絶縁層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであり、前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、絶縁層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであり、前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれかであり、前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の発光素子は、前記母体材料が、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛−ガリウム（ＺｎＧａ２Ｏ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−アルミ（ＢａＡｌ２Ｓ４）、硫化バリウム−亜鉛（Ｂａ２ＺｎＳ３）、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−珪素（ＢａＳｉＳ４）、硫化カルシウム−アルミ（ＣａＡｌ２Ｓ４）のいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の発光素子は、前記発光層中に含まれる前記有機化合物が、５０％以上の量子収率を有する蛍光性物質であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の発光素子は、前記発光層中に含まれる前記有機化合物が、５０％以上の量子収率を有する燐光性物質であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を範疇に含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００１９】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発光素子は、効率良く電気エネルギーを光に変換できるため、目的の輝度をより少ない電力で得ることができる。また、組み合わせる蛍光性有機材料もしくは燐光性有機材料を選択することにより、色度を容易に調整することができる。さらに、ラジカルカチオンもしくはラジカルアニオン状態の有機分子を経ることなく励起分子が生成されるため、素子の信頼性を高めることができる。
【００２１】
また、本発明の発光装置は、効率良く発光する素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができるとともに、高い信頼性を有した装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の電子機器は、効率良く発光する素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに表示することができるとともに、高い信頼性を有した機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
まず、本発明に係る発光素子について図３を用いて説明する。
【００２５】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と第２の電極１０５を有し、第１の電極と第２の電極との間に、発光層１０３を有する素子構造である。
【００２６】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、石英又はプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において発光素子の支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
【００２７】
第１の電極１０１及び第２の電極１０５は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等用いることができる。なお、第１の電極１０１または第２の電極１０５を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【００２８】
ただし、発光層１０３からの発光は、第１の電極１０１もしくは第２の電極１０５を通って外部に取り出されるため、第１の電極１０１および第２の電極１０５のうち、少なくとも一方は透光性を有する材料で形成する必要がある。
【００２９】
次に、発光層１０３について説明する。本発明に係る発光層を構成する材料は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を少なくとも各１つずつ含む。
【００３０】
発光層１０３に含まれる母体材料としては、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物を用いることができる。例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛−ガリウム（ＺｎＧａ２Ｏ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−アルミ（ＢａＡｌ２Ｓ４）、硫化バリウム−亜鉛（Ｂａ２ＺｎＳ３）、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−珪素（ＢａＳｉＳ４）、硫化カルシウム−アルミニウム（ＣａＡｌ２Ｓ４）等を用いることができる。
【００３１】
発光層１０３に含まれる第１の不純物元素としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）などを用いることができる。また、第２の不純物元素としては、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）などを用いることができる。
【００３２】
また、発光層１０３に含まれる有機化合物としては、量子収率５０％以上の発光性有機化合物を用いることができる。該発光性有機化合物は、蛍光発光材料、又は燐光発光材料のどちらを用いることも可能である。例えば、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、３−（２−ベンゾチアゾイル）−７−ジエチルアミノクマリン（略称：クマリン６）、５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（略称：ルブレン）、ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ビラン（略称：ＤＣＭ）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）（ピコリナト）イリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’）イリジウム（略称：Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ））等を用いることができる。
【００３３】
さらに、発光層１０３中に第３の不純物元素を導入することもできる。すなわち、発光層１０３は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、第３の不純物元素と、を少なくとも各１つずつ含む構成とすることもできる。この第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌａ）等を用いることができる。ランタノイドしては、例えばユウロピウム（Ｅｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、又はテルビウム（Ｔｂ）等を用いることができる。
【００３４】
次に、本発明に係る発光素子の作製方法の一例について説明する。
【００３５】
まず、発光層１０３を構成する発光材料の作製方法について説明する。上述したように、本発明に係る発光層１０３に用いることのできる発光材料は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、で構成される。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００３６】
固相法は、母体材料と、第１の不純物元素、第２の不純物元素、有機化合物等（以下、第１の不純物元素、第２の不純物元素、有機化合物を併せて不純物元素とする）を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に添加化合物等を含有させる方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００３７】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応を進ませることができる。
【００３８】
なお、母体材料に添加する第１の不純物元素の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。また、第２の不純物元素の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。有機物の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０３ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。
【００３９】
また、発光層１０３を構成する発光材料として、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、に加え、第３の不純物元素を導入することもできる。この場合、第３の不純物元素の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。
【００４０】
発光層１０３は、上記で説明した発光材料を用いて、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）、インクジェット法、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法等により形成することができる。
【００４１】
また、母体材料に第１の不純物元素および第２の不純物元素および有機化合物を分散するために、異なる方式を併用して発光層１０３を形成することもできる。例えば、母体材料と第１の不純物元素を焼成したペレットをターゲットとして電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）しながら、別の電子ビームで第２の不純物元素を蒸着し、さらに抵抗加熱蒸着により有機物化合物を蒸着することにより、発光層１０３を得ることができる。
【００４２】
なお、発光層の膜厚は特に限定されることはないが、１ｎｍ〜１ｍｍの範囲が好ましい。より好ましくは、１０ｎｍ〜５００μｍの範囲が望ましい。
【００４３】
また、本発明に係る発光層１０３に用いることのできる発光材料を粒子状に加工し、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の発光層１０３を形成することもできる。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光層１０３としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって発光層中に均一に分散し固定される。
【００４４】
この場合の発光層１０３の形成方法は、選択的に発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
【００４５】
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができ、有機材料や無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。また、例えば光硬化型などを用いることができる。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
【００４６】
バインダに含まれる無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳその他の無機材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【００４７】
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。
【００４８】
次に、上述した本発明の発光素子において、推定される発光のメカニズムを説明する。本発明の発光素子は一対の電極間に発光層を有し、前記発光層は母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を少なくとも１つずつ含むことを特徴とする。本発明の発光素子は、発光層中に含まれる２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）によって行われるドナー−アクセプターペア（以下、Ｄ−Ａペアと記す）間の再結合遷移で遷移エネルギーを得る。そのエネルギーが有機化合物に伝達することで有機化合物が励起し、それが基底状態に戻る際に、蛍光または燐光を発することで発光を得ることができると考えられる。
【００４９】
このエネルギーの移動は二種類考えられる。図１、図２に、二種類のエネルギーの移動の模式図を示し、以下に説明する。
【００５０】
図１には、Ｄ−Ａペア間の遷移エネルギーが、直接有機化合物に伝達する場合を示す。図１には、２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１００２、第２の不純物準位１００４が示されている。また、有機化合物の基底状態１０１２、励起状態１０１４が示されている。
【００５１】
図１において、発光素子は、まず２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１００２にある電子と、第２の不純物準位１００４にある正孔とが再結合して、遷移エネルギーを生じる。次に、生じた遷移エネルギーが有機化合物に伝達され、当該有機化合物が基底状態１０１２から励起状態１０１４へと励起される。そして、有機化合物が励起状態１０１４から基底状態１０１２へと戻ることにより、発光を得ることができる。
【００５２】
図２には、Ｄ−Ａペア間の遷移エネルギーが、第３の不純物元素に伝達されて、該第３の不純物元素が一度励起されて、その励起エネルギーが有機化合物に伝達される場合を示す。図２には、２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１１０２、第２の不純物準位１１０４が示されている。また、第３の不純物元素に由来する基底状態１２０２、励起状態１２０４と、有機化合物に由来する基底状態１３０２、励起状態１３０４が示されている。
【００５３】
図２において、発光素子は、図１と同様に２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１１０２にある電子と、第２の不純物準位１１０４にある正孔とが再結合して、遷移エネルギーを生じる。次に、該遷移エネルギーが第３の不純物元素に伝達され、当該第３の不純物元素が基底状態１２０２から励起状態１２０４へと励起する。次に、前記励起した発光中心が励起状態１２０４から基底状態１２０２に戻る際に生じる励起エネルギーが有機化合物に伝達され、当該有機化合物が基底状態１３０２から励起状態１３０４へと励起する。そして、当該有機化合物が、励起状態１３０４から基底状態１３０２へと戻ることにより、発光を得ることができる。
【００５４】
上記図１及び図２で説明したように、どちらのエネルギー移動の場合も、発光するのは有機化合物であると考えられる。そのため、無機化合物の量子収率は素子特性に影響を示さず、高い発光効率の素子を得ることが出来る。
【００５５】
また、図１及び図２に示すどちらのエネルギー移動の場合も、有機化合物は電子や正孔の移動には関与しない。そのため、有機化合物がアニオンラジカルやカチオンラジカルになることはない。代表的な有機ＥＬ素子材料であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）はカチオンラジカルになることで劣化することが報告されている。これに対し、本発明に係る発光層中に含まれる有機化合物は、アニオンラジカルやカチオンラジカルにはならないため、信頼性の高い素子を作製することが出来る。
【００５６】
また、無機ＥＬ素子の場合は、発光材料からの発光色はホストの結晶場の影響を強く受ける。しかしながら、本発明に係る発光素子は、発光するのは有機化合物であると考えられる。一般に、有機化合物は雰囲気の影響を受けにくく、発光素子の発光色は有機化合物の種類によって決まる。したがって、無限の種類のある有機化合物を適切に選択することで、多種の発光を得ることが出来る。
【００５７】
なお、本発明の発光素子は二つの電極に電圧を印加することにより駆動できる。素子に電圧を印加すると、母体材料中に添加した不純物元素に由来する不純物準位に励起種が生じる。次に、発生した励起種は母体材料に添加された第三の不純物元素を経るか、もしくは直接母体材料中に添加された蛍光性の有機材料もしくは燐光性の有機材料にエネルギーを移動することにより生じた励起状態の有機材料が蛍光もしくは燐光を発して、発光素子として機能する。
【００５８】
本発明では高い量子収率を有した有機材料を用いているため、高い効率で発光を得ることが可能である。なお、発光素子の二つの電極に印加する電圧は交流であっても、直流であっても、パルス状の電圧であってもよい。
【００５９】
このようにして得られた本発明の発光素子は、効率良く電気エネルギーを光に変換できるため、目的の輝度をより少ない電力で得ることができる。また、組み合わせる蛍光性有機材料もしくは燐光性有機材料を選択することにより、色度を容易に調整することができる。さらに、ラジカルカチオンもしくはラジカルアニオン状態の有機分子を経ることなく励起分子が生成されるため、素子の信頼性を高めることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
次いで、本発明に係る発光素子について図４を用いて説明する。本実施の形態では、発光素子が絶縁層を含む構成について説明する。なお、絶縁層以外の構成、作製方法等は、上記実施の形態１に準ずるので、説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と第２の電極１０５を有し、第１の電極と第２の電極との間に、発光層１０３を有する素子構造である。また、第１の電極１０１と発光層１０３の間に第１の絶縁層２０２、発光層１０３と第２の電極１０５の間に第２の絶縁層２０４のいずれか一方、又は双方の層を含む素子構成である。
【００６２】
なお、図４（Ａ）には、基板１００上に、第１の電極１０１、絶縁層（第１の絶縁層）２０２、発光層１０３、第２の電極１０５が順次積層された構造の発光素子を示す。また、図４（Ｂ）には、基板１００上に、第１の電極１０１、発光層１０３、絶縁層（第２の絶縁層）２０４、第２の電極１０５が順次積層された構造の発光素子を示す。さらに、図４（Ｃ）には、基板１００上に、第１の電極１０１、第１の絶縁層２０２、発光層１０３、第２の絶縁層２０４、第２の電極１０５が順次積層された構造の発光素子を示す。
【００６３】
第１の絶縁層２０２及び第２の絶縁層２０４を構成する材料としては、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましい。さらには、誘電率が高いことが望ましい。例えば、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、Ｔａ２Ｏ５、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませて（添加等によって）第１の絶縁膜２０２又は第２の絶縁膜２０４を形成することによって、発光材料及びバインダよりなる発光層１０３の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【００６４】
本発明の発光素子は二つの電極に電圧を印加することにより駆動できる。素子に電圧を印加すると、母体材料中に添加した不純物元素に由来する不純物準位に励起種が生じる。次に、発生した励起種は母体材料に添加された第三の不純物元素を経るか、もしくは直接母体材料中に添加された蛍光性もしくは燐光性の有機材料にエネルギーを移動することにより生じた励起状態の有機材料が蛍光もしくは燐光を発して、発光素子として機能する。
【００６５】
本発明では高い量子収率を有した有機材料を用いているため、高い効率で発光を得ることが可能である。なお、発光素子の二つの電極に印加する電圧は交流であっても、直流であっても、パルス状の電圧であってもよい。
【００６６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。
【００６７】
本実施の形態で示す発光装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置である。図５には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。
【００６８】
図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には層９５５が設けられている。なお、層９５５は実施の形態１で示した発光層、又は実施の形態２で示した発光層及び絶縁層を含んでいる。なお、層９５５が絶縁層を有する場合は、電極９５２と発光層との間、及び電極９５６と発光層との間の双方に有する構造としてもよいし、どちらか片方のみに有する構造としてもよい。
【００６９】
電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。
【００７０】
本実施の形態のように、効率良く発光する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができるパッシブ型の発光装置を得ることができる。また、種々の色を鮮やかに表示することができ、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００７１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００７２】
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【００７３】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００７４】
次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【００７５】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００７６】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００７７】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７８】
第１の電極６１３上には、層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。層６１６は、上記実施の形態１で示した発光層、又は上記実施の形態２で示した発光層及び絶縁層を有する。また、第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は透光性を有しており、層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００７９】
第１の電極６１３、層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。本実施の形態では、第１の電極６１３、層６１６、及び第２の電極６１７を発光素子６１８とする。
【００８０】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【００８１】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー（登録商標）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００８２】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００８３】
本実施の形態のように、量子収率の高い有機材料を用いている本発明の発光素子を含むことによって、高い発光効率を実現することができる。よって、低消費電力で駆動させることができるアクティブ型の発光装置を得ることができる。また、種々の色を鮮やかに表示することができ、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００８４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３又は実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。
【００８５】
本発明の発光素子を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００８６】
図７（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は消費電力を低減させることができる。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることも可能である。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【００８７】
図７（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化が低減され、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【００８８】
図７（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が低減され、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【００８９】
図７（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化が低減され、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【００９０】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、高画質、さらに信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【００９１】
また、本発明の発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図８を用いて説明する。
【００９２】
図８は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図８に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子５０６により、電流が供給されている。
【００９３】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【００９４】
図９は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、高画質且つ信頼性の高い表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【００９５】
図１０は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１０に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、高画質且つ信頼性の高い表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【００９６】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、高画質且つ信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【００９７】
図１１は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置４０１、４０２として用いた例である。照明器具４０１は天井に取り付け、照明器具４０２は壁に埋め込んだ態様と示している。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置４０１として用いた部屋に、図７（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置４００を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
【００９８】
照明装置としては、本実施の形態で示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
【実施例１】
【００９９】
本発明の発光素子を作製し、その特性について調べた。
【０１００】
ガラス基板上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を成膜して第１の電極を形成した。次に、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に、シアノレジンと、クマリン６を溶解し、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを分散させて、第１の電極上に塗布し発光層を形成した。次に、ＤＭＦに、シアノレジンとＢａＴｉＯ３を分散させて発光層上に塗布し絶縁層を形成した。次に、Ａｇを成膜して、絶縁層上に第２の電極を形成した。なお、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌとクマリン６との重量比が１：０．０３としたものを、発光素子１、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌとクマリン６との重量比が１：０．０１となるようにしたものを、発光素子２、クマリン６を添加しなかったものを、比較素子３となるようにした。
【０１０１】
以上のようにして作製した発光素子１、発光素子２の素子特性を図１２、図１３に示す。
【０１０２】
図１２は、本実施例で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図である。図１２において、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。プロットは発光素子１、発光素子２をそれぞれ示す。図１２より、発光素子１、発光素子２において、発光層に含まれるクマリン６の添加量が増加しても、輝度はほぼ変化しないことがわかった。
【０１０３】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトル（測定周波数ｆ＝１［ｋＨｚ］）を図１３に示す。なお、図１３において、各発光強度は規格化されている。図１３より、比較素子３は５００ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有することから、Ｃｕ及びＣｌに起因する発光であることがわかった。これに対し、発光素子１と発光素子２は、５５０ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有することから、クマリン６に起因する発光であることがわかった。発光素子１と発光素子２において、第１の不純物元素としてＣｕ、第２の不純物元素としてＣｌ、有機化合物としてクマリン６を含んでおり、Ｃｕ、Ｃｌに由来する発光は確認されず、有機化合物であるクマリン６からの発光のみが確認され、効率良く不純物元素から有機化合物にエネルギー遷移が起きたことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】発光メカニズムの模式図。
【図２】発光メカニズムの模式図。
【図３】本発明の発光素子の一例を示す図。
【図４】本発明の発光素子の一例を示す図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】実施例１の発光素子の電圧−輝度特性示す図。
【図１３】実施例１の発光素子のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトルを示す図。
【符号の説明】
【０１０５】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０３ 発光層
１０５ 第２の電極
２０２ 第１の絶縁層
２０４ 第２の絶縁層
５０１ 筐体
５０２ 液晶層
５０３ バックライト
５０４ 筐体
５０５ ドライバＩＣ
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
７０１ 本体
７０２ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、蛍光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いがある。しかし、そのメカニズムは共通しており、高電界で加速された電子による母体材料又は発光材料の衝突励起により発光が得られる。この無機ＥＬに用いられる無機の発光材料は一般的に量子収率が低い。近年、無機材料を用いた蛍光材料の検討が盛んに行われているが、その中でも高い量子収率を示す材料であるナノクリスタルであっても、その量子収率は８５％に過ぎない（非特許文献１参照）。
【０００７】
発光材料の量子収率は、発光素子の発光効率に大きな影響を与える。量子収率が低い材料を発光材料に用いると、発光素子の発光効率も低くなる。
【非特許文献１】Ｈ．Ｂａｏ、他３名、ケミストリ オブ マテリアルズ、Ｖｏｌ．１６（２０）、３８５３−３８５９（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、高い発光効率を有する発光素子を提供することを目的とする。また、この発光素子を用いて、消費電力が低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、発光素子において、量子収率の低い無機材料の代わりに、量子収率の高い有機化合物を発光材料に用いることで高い発光効率を有することを見出した。
【００１０】
したがって、本発明の発光素子は、一対の電極間（第１の電極と第２の電極）に発光層を有し、前記発光層は母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を少なくとも１つずつ含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであり、前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、絶縁層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであり、前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、絶縁層と、を有し、前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれかであり、前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれかであり、前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれかであり、前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の発光素子は、前記母体材料が、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛−ガリウム（ＺｎＧａ２Ｏ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−アルミ（ＢａＡｌ２Ｓ４）、硫化バリウム−亜鉛（Ｂａ２ＺｎＳ３）、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−珪素（ＢａＳｉＳ４）、硫化カルシウム−アルミ（ＣａＡｌ２Ｓ４）のいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の発光素子は、前記発光層中に含まれる前記有機化合物が、５０％以上の量子収率を有する蛍光性物質であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の発光素子は、前記発光層中に含まれる前記有機化合物が、５０％以上の量子収率を有する燐光性物質であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を範疇に含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００１９】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発光素子は、効率良く電気エネルギーを光に変換できるため、目的の輝度をより少ない電力で得ることができる。また、組み合わせる蛍光性有機材料もしくは燐光性有機材料を選択することにより、色度を容易に調整することができる。さらに、ラジカルカチオンもしくはラジカルアニオン状態の有機分子を経ることなく励起分子が生成されるため、素子の信頼性を高めることができる。
【００２１】
また、本発明の発光装置は、効率良く発光する素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができるとともに、高い信頼性を有した装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の電子機器は、効率良く発光する素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに表示することができるとともに、高い信頼性を有した機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
まず、本発明に係る発光素子について図３を用いて説明する。
【００２５】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と第２の電極１０５を有し、第１の電極と第２の電極との間に、発光層１０３を有する素子構造である。
【００２６】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、石英又はプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において発光素子の支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
【００２７】
第１の電極１０１及び第２の電極１０５は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等用いることができる。なお、第１の電極１０１または第２の電極１０５を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【００２８】
ただし、発光層１０３からの発光は、第１の電極１０１もしくは第２の電極１０５を通って外部に取り出されるため、第１の電極１０１および第２の電極１０５のうち、少なくとも一方は透光性を有する材料で形成する必要がある。
【００２９】
次に、発光層１０３について説明する。本発明に係る発光層を構成する材料は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を少なくとも各１つずつ含む。
【００３０】
発光層１０３に含まれる母体材料としては、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物を用いることができる。例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛−ガリウム（ＺｎＧａ２Ｏ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−アルミ（ＢａＡｌ２Ｓ４）、硫化バリウム−亜鉛（Ｂａ２ＺｎＳ３）、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−珪素（ＢａＳｉＳ４）、硫化カルシウム−アルミニウム（ＣａＡｌ２Ｓ４）等を用いることができる。
【００３１】
発光層１０３に含まれる第１の不純物元素としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）などを用いることができる。また、第２の不純物元素としては、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）などを用いることができる。
【００３２】
また、発光層１０３に含まれる有機化合物としては、量子収率５０％以上の発光性有機化合物を用いることができる。該発光性有機化合物は、蛍光発光材料、又は燐光発光材料のどちらを用いることも可能である。例えば、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、３−（２−ベンゾチアゾイル）−７−ジエチルアミノクマリン（略称：クマリン６）、５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（略称：ルブレン）、ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ビラン（略称：ＤＣＭ）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）（ピコリナト）イリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’）イリジウム（略称：Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ））等を用いることができる。
【００３３】
さらに、発光層１０３中に第３の不純物元素を導入することもできる。すなわち、発光層１０３は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、第３の不純物元素と、を少なくとも各１つずつ含む構成とすることもできる。この第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌａ）等を用いることができる。ランタノイドしては、例えばユウロピウム（Ｅｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、又はテルビウム（Ｔｂ）等を用いることができる。
【００３４】
次に、本発明に係る発光素子の作製方法の一例について説明する。
【００３５】
まず、発光層１０３を構成する発光材料の作製方法について説明する。上述したように、本発明に係る発光層１０３に用いることのできる発光材料は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、で構成される。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００３６】
固相法は、母体材料と、第１の不純物元素、第２の不純物元素、有機化合物等（以下、第１の不純物元素、第２の不純物元素、有機化合物を併せて不純物元素とする）を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に添加化合物等を含有させる方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００３７】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応を進ませることができる。
【００３８】
なお、母体材料に添加する第１の不純物元素の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。また、第２の不純物元素の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。有機物の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０３ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。
【００３９】
また、発光層１０３を構成する発光材料として、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、に加え、第３の不純物元素を導入することもできる。この場合、第３の不純物元素の添加量は特に限定されることはないが、例えば、母体材料に対して０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは、０．０５ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範囲である。
【００４０】
発光層１０３は、上記で説明した発光材料を用いて、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）、インクジェット法、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法等により形成することができる。
【００４１】
また、母体材料に第１の不純物元素および第２の不純物元素および有機化合物を分散するために、異なる方式を併用して発光層１０３を形成することもできる。例えば、母体材料と第１の不純物元素を焼成したペレットをターゲットとして電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）しながら、別の電子ビームで第２の不純物元素を蒸着し、さらに抵抗加熱蒸着により有機物化合物を蒸着することにより、発光層１０３を得ることができる。
【００４２】
なお、発光層の膜厚は特に限定されることはないが、１ｎｍ〜１ｍｍの範囲が好ましい。より好ましくは、１０ｎｍ〜５００μｍの範囲が望ましい。
【００４３】
また、本発明に係る発光層１０３に用いることのできる発光材料を粒子状に加工し、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の発光層１０３を形成することもできる。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光層１０３としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって発光層中に均一に分散し固定される。
【００４４】
この場合の発光層１０３の形成方法は、選択的に発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
【００４５】
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができ、有機材料や無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。また、例えば光硬化型などを用いることができる。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
【００４６】
バインダに含まれる無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳその他の無機材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【００４７】
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。
【００４８】
次に、上述した本発明の発光素子において、推定される発光のメカニズムを説明する。本発明の発光素子は一対の電極間に発光層を有し、前記発光層は母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を少なくとも１つずつ含むことを特徴とする。本発明の発光素子は、発光層中に含まれる２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）によって行われるドナー−アクセプターペア（以下、Ｄ−Ａペアと記す）間の再結合遷移で遷移エネルギーを得る。そのエネルギーが有機化合物に伝達することで有機化合物が励起し、それが基底状態に戻る際に、蛍光または燐光を発することで発光を得ることができると考えられる。
【００４９】
このエネルギーの移動は二種類考えられる。図１、図２に、二種類のエネルギーの移動の模式図を示し、以下に説明する。
【００５０】
図１には、Ｄ−Ａペア間の遷移エネルギーが、直接有機化合物に伝達する場合を示す。図１には、２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１００２、第２の不純物準位１００４が示されている。また、有機化合物の基底状態１０１２、励起状態１０１４が示されている。
【００５１】
図１において、発光素子は、まず２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１００２にある電子と、第２の不純物準位１００４にある正孔とが再結合して、遷移エネルギーを生じる。次に、生じた遷移エネルギーが有機化合物に伝達され、当該有機化合物が基底状態１０１２から励起状態１０１４へと励起される。そして、有機化合物が励起状態１０１４から基底状態１０１２へと戻ることにより、発光を得ることができる。
【００５２】
図２には、Ｄ−Ａペア間の遷移エネルギーが、第３の不純物元素に伝達されて、該第３の不純物元素が一度励起されて、その励起エネルギーが有機化合物に伝達される場合を示す。図２には、２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１１０２、第２の不純物準位１１０４が示されている。また、第３の不純物元素に由来する基底状態１２０２、励起状態１２０４と、有機化合物に由来する基底状態１３０２、励起状態１３０４が示されている。
【００５３】
図２において、発光素子は、図１と同様に２つの不純物元素（第１の不純物元素又は第２の不純物元素）に由来する第１の不純物準位１１０２にある電子と、第２の不純物準位１１０４にある正孔とが再結合して、遷移エネルギーを生じる。次に、該遷移エネルギーが第３の不純物元素に伝達され、当該第３の不純物元素が基底状態１２０２から励起状態１２０４へと励起する。次に、前記励起した発光中心が励起状態１２０４から基底状態１２０２に戻る際に生じる励起エネルギーが有機化合物に伝達され、当該有機化合物が基底状態１３０２から励起状態１３０４へと励起する。そして、当該有機化合物が、励起状態１３０４から基底状態１３０２へと戻ることにより、発光を得ることができる。
【００５４】
上記図１及び図２で説明したように、どちらのエネルギー移動の場合も、発光するのは有機化合物であると考えられる。そのため、無機化合物の量子収率は素子特性に影響を示さず、高い発光効率の素子を得ることが出来る。
【００５５】
また、図１及び図２に示すどちらのエネルギー移動の場合も、有機化合物は電子や正孔の移動には関与しない。そのため、有機化合物がアニオンラジカルやカチオンラジカルになることはない。代表的な有機ＥＬ素子材料であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）はカチオンラジカルになることで劣化することが報告されている。これに対し、本発明に係る発光層中に含まれる有機化合物は、アニオンラジカルやカチオンラジカルにはならないため、信頼性の高い素子を作製することが出来る。
【００５６】
また、無機ＥＬ素子の場合は、発光材料からの発光色はホストの結晶場の影響を強く受ける。しかしながら、本発明に係る発光素子は、発光するのは有機化合物であると考えられる。一般に、有機化合物は雰囲気の影響を受けにくく、発光素子の発光色は有機化合物の種類によって決まる。したがって、無限の種類のある有機化合物を適切に選択することで、多種の発光を得ることが出来る。
【００５７】
なお、本発明の発光素子は二つの電極に電圧を印加することにより駆動できる。素子に電圧を印加すると、母体材料中に添加した不純物元素に由来する不純物準位に励起種が生じる。次に、発生した励起種は母体材料に添加された第三の不純物元素を経るか、もしくは直接母体材料中に添加された蛍光性の有機材料もしくは燐光性の有機材料にエネルギーを移動することにより生じた励起状態の有機材料が蛍光もしくは燐光を発して、発光素子として機能する。
【００５８】
本発明では高い量子収率を有した有機材料を用いているため、高い効率で発光を得ることが可能である。なお、発光素子の二つの電極に印加する電圧は交流であっても、直流であっても、パルス状の電圧であってもよい。
【００５９】
このようにして得られた本発明の発光素子は、効率良く電気エネルギーを光に変換できるため、目的の輝度をより少ない電力で得ることができる。また、組み合わせる蛍光性有機材料もしくは燐光性有機材料を選択することにより、色度を容易に調整することができる。さらに、ラジカルカチオンもしくはラジカルアニオン状態の有機分子を経ることなく励起分子が生成されるため、素子の信頼性を高めることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
次いで、本発明に係る発光素子について図４を用いて説明する。本実施の形態では、発光素子が絶縁層を含む構成について説明する。なお、絶縁層以外の構成、作製方法等は、上記実施の形態１に準ずるので、説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と第２の電極１０５を有し、第１の電極と第２の電極との間に、発光層１０３を有する素子構造である。また、第１の電極１０１と発光層１０３の間に第１の絶縁層２０２、発光層１０３と第２の電極１０５の間に第２の絶縁層２０４のいずれか一方、又は双方の層を含む素子構成である。
【００６２】
なお、図４（Ａ）には、基板１００上に、第１の電極１０１、絶縁層（第１の絶縁層）２０２、発光層１０３、第２の電極１０５が順次積層された構造の発光素子を示す。また、図４（Ｂ）には、基板１００上に、第１の電極１０１、発光層１０３、絶縁層（第２の絶縁層）２０４、第２の電極１０５が順次積層された構造の発光素子を示す。さらに、図４（Ｃ）には、基板１００上に、第１の電極１０１、第１の絶縁層２０２、発光層１０３、第２の絶縁層２０４、第２の電極１０５が順次積層された構造の発光素子を示す。
【００６３】
第１の絶縁層２０２及び第２の絶縁層２０４を構成する材料としては、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましい。さらには、誘電率が高いことが望ましい。例えば、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、Ｔａ２Ｏ５、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませて（添加等によって）第１の絶縁膜２０２又は第２の絶縁膜２０４を形成することによって、発光材料及びバインダよりなる発光層１０３の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【００６４】
本発明の発光素子は二つの電極に電圧を印加することにより駆動できる。素子に電圧を印加すると、母体材料中に添加した不純物元素に由来する不純物準位に励起種が生じる。次に、発生した励起種は母体材料に添加された第三の不純物元素を経るか、もしくは直接母体材料中に添加された蛍光性もしくは燐光性の有機材料にエネルギーを移動することにより生じた励起状態の有機材料が蛍光もしくは燐光を発して、発光素子として機能する。
【００６５】
本発明では高い量子収率を有した有機材料を用いているため、高い効率で発光を得ることが可能である。なお、発光素子の二つの電極に印加する電圧は交流であっても、直流であっても、パルス状の電圧であってもよい。
【００６６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。
【００６７】
本実施の形態で示す発光装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置である。図５には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。
【００６８】
図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には層９５５が設けられている。なお、層９５５は実施の形態１で示した発光層、又は実施の形態２で示した発光層及び絶縁層を含んでいる。なお、層９５５が絶縁層を有する場合は、電極９５２と発光層との間、及び電極９５６と発光層との間の双方に有する構造としてもよいし、どちらか片方のみに有する構造としてもよい。
【００６９】
電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。
【００７０】
本実施の形態のように、効率良く発光する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができるパッシブ型の発光装置を得ることができる。また、種々の色を鮮やかに表示することができ、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００７１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００７２】
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【００７３】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００７４】
次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【００７５】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００７６】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００７７】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７８】
第１の電極６１３上には、層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。層６１６は、上記実施の形態１で示した発光層、又は上記実施の形態２で示した発光層及び絶縁層を有する。また、第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は透光性を有しており、層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００７９】
第１の電極６１３、層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。本実施の形態では、第１の電極６１３、層６１６、及び第２の電極６１７を発光素子６１８とする。
【００８０】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【００８１】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー（登録商標）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００８２】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００８３】
本実施の形態のように、量子収率の高い有機材料を用いている本発明の発光素子を含むことによって、高い発光効率を実現することができる。よって、低消費電力で駆動させることができるアクティブ型の発光装置を得ることができる。また、種々の色を鮮やかに表示することができ、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００８４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３又は実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。
【００８５】
本発明の発光素子を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００８６】
図７（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は消費電力を低減させることができる。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることも可能である。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【００８７】
図７（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化が低減され、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【００８８】
図７（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が低減され、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【００８９】
図７（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、色度の調整が容易であるため種々の色を鮮やかに発光することができる。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化が低減され、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【００９０】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、高画質、さらに信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【００９１】
また、本発明の発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図８を用いて説明する。
【００９２】
図８は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図８に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子５０６により、電流が供給されている。
【００９３】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【００９４】
図９は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、高画質且つ信頼性の高い表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【００９５】
図１０は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１０に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、高画質且つ信頼性の高い表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【００９６】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、高画質且つ信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【００９７】
図１１は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置４０１、４０２として用いた例である。照明器具４０１は天井に取り付け、照明器具４０２は壁に埋め込んだ態様と示している。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置４０１として用いた部屋に、図７（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置４００を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
【００９８】
照明装置としては、本実施の形態で示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
【実施例１】
【００９９】
本発明の発光素子を作製し、その特性について調べた。
【０１００】
ガラス基板上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を成膜して第１の電極を形成した。次に、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に、シアノレジンと、クマリン６を溶解し、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを分散させて、第１の電極上に塗布し発光層を形成した。次に、ＤＭＦに、シアノレジンとＢａＴｉＯ３を分散させて発光層上に塗布し絶縁層を形成した。次に、Ａｇを成膜して、絶縁層上に第２の電極を形成した。なお、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌとクマリン６との重量比が１：０．０３としたものを、発光素子１、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌとクマリン６との重量比が１：０．０１となるようにしたものを、発光素子２、クマリン６を添加しなかったものを、比較素子３となるようにした。
【０１０１】
以上のようにして作製した発光素子１、発光素子２の素子特性を図１２、図１３に示す。
【０１０２】
図１２は、本実施例で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図である。図１２において、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。プロットは発光素子１、発光素子２をそれぞれ示す。図１２より、発光素子１、発光素子２において、発光層に含まれるクマリン６の添加量が増加しても、輝度はほぼ変化しないことがわかった。
【０１０３】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトル（測定周波数ｆ＝１［ｋＨｚ］）を図１３に示す。なお、図１３において、各発光強度は規格化されている。図１３より、比較素子３は５００ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有することから、Ｃｕ及びＣｌに起因する発光であることがわかった。これに対し、発光素子１と発光素子２は、５５０ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有することから、クマリン６に起因する発光であることがわかった。発光素子１と発光素子２において、第１の不純物元素としてＣｕ、第２の不純物元素としてＣｌ、有機化合物としてクマリン６を含んでおり、Ｃｕ、Ｃｌに由来する発光は確認されず、有機化合物であるクマリン６からの発光のみが確認され、効率良く不純物元素から有機化合物にエネルギー遷移が起きたことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】発光メカニズムの模式図。
【図２】発光メカニズムの模式図。
【図３】本発明の発光素子の一例を示す図。
【図４】本発明の発光素子の一例を示す図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】実施例１の発光素子の電圧−輝度特性示す図。
【図１３】実施例１の発光素子のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトルを示す図。
【符号の説明】
【０１０５】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０３ 発光層
１０５ 第２の電極
２０２ 第１の絶縁層
２０４ 第２の絶縁層
５０１ 筐体
５０２ 液晶層
５０３ バックライト
５０４ 筐体
５０５ ドライバＩＣ
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
７０１ 本体
７０２ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であり、
前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層及び絶縁層を有し、
前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層、第１の絶縁層及び第２の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の電極と接し、
前記第２の絶縁層は、前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層及び絶縁層を有し、
前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であり、
前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の電極と接し、
前記第２の絶縁層は、前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であり、
前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記母体材料が、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛、酸化亜鉛−ガリウム、硫化ストロンチウム−ガリウム、硫化バリウム−アルミ、硫化バリウム−亜鉛、硫化カルシウム−ガリウム、硫化バリウム−珪素、硫化カルシウム−アルミニウムのいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求１乃至請求項７のいずれか一に記載の前記発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求１乃至請求項７のいずれか一に記載の前記発光素子を表示部に有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層と、を有し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であり、
前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層及び絶縁層を有し、
前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層、第１の絶縁層及び第２の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の電極と接し、
前記第２の絶縁層は、前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層及び絶縁層を有し、
前記絶縁層は、前記第１の電極又は前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であり、
前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に発光層、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の電極と接し、
前記第２の絶縁層は、前記第２の電極と接し、
前記発光層は、母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、第３の不純物元素と、有機化合物と、を含み、
前記母体材料は、第２族元素と第１６族の元素とを含む無機化合物、又は第１２族元素と第１６族元素とを含む無機化合物であり、
前記第１の不純物元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）、パラジウム（Ｐｄ）のいずれか一又は複数であり、
前記第２の不純物元素は、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）のいずれか一又は複数であり、
前記第３の不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、ランタノイド（Ｌｎ）のいずれか一又は複数であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記母体材料が、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛、酸化亜鉛−ガリウム、硫化ストロンチウム−ガリウム、硫化バリウム−アルミ、硫化バリウム−亜鉛、硫化カルシウム−ガリウム、硫化バリウム−珪素、硫化カルシウム−アルミニウムのいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求１乃至請求項７のいずれか一に記載の前記発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求１乃至請求項７のいずれか一に記載の前記発光素子を表示部に有することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２６５９８０（Ｐ２００７−２６５９８０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０９１３（Ｐ２００７−５０９１３）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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